(57)【要約】演算量およびビット幅を削減することのできる受信機および信号対雑音比の推定方法を提供する。受信信号の品質を表す受信品質ＳＮＲを推定する受信品質ＳＮＲ推定部を有し、受信品質ＳＮＲ推定部１６は、受信信号にマッピングされている既知信号の信号電力および雑音電力を推定する信号・雑音電力推定部２１と、既知信号のそれぞれの信号対雑音比から、ＥＥＳＭ演算により信号対雑音比を推定するＥＥＳＭ演算部２３と、信号・雑音電力推定部２１の推定した信号電力および雑音電力のそれぞれの平均値から信号対雑音比を求め、この信号対雑音比とＥＥＳＭ演算部２３の求めた信号対雑音比のいずれか一方の大きさを判定して、一方の信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力する受信品質判定部２２とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号の品質を表す受信品質ＳＮＲ（信号対雑音比：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）を推定する受信品質ＳＮＲ推定部を有し、
上記受信品質ＳＮＲ推定部は、
上記受信信号にマッピングされている既知信号の信号電力および雑音電力を推定する信号・雑音電力推定部と、
上記既知信号のそれぞれの信号対雑音比から、ＥＥＳＭ（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ＳＮＲ  Ｍａｐｐｉｎｇ）演算により信号対雑音比を推定するＥＥＳＭ演算部と、
上記信号・雑音電力推定部の推定した信号電力および雑音電力のそれぞれの平均値から信号対雑音比を求め、この信号対雑音比と上記ＥＥＳＭ演算部の求めた信号対雑音比のいずれか一方の大きさを判定して、一方の信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力する受信品質判定部と
を有する
ことを特徴とする受信機。
【請求項２】
請求項１記載の受信機において、
前記受信品質判定部は、自分の推定した信号対雑音比があらかじめ定められた閾値より大きい場合に、前記信号・雑音電力推定部の推定した信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力し、
前記ＥＥＳＭ演算部は、前記受信品質判定部の推定した信号対雑音比があらかじめ定められた閾値より小さい場合に、ＥＥＳＭ演算を行って、推定した信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力する
ことを特徴とする受信機。
【請求項３】
請求項１記載の受信機において、
前記受信品質判定部は、前記ＥＥＳＭ演算部の推定した信号対雑音比があらかじめ定められた閾値により大きい場合に、自分の推定した信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力し、前記ＥＥＳＭ演算部の推定した信号対雑音比があらかじめ定められた閾値により小さい場合に、前記ＥＥＳＭ演算部の推定した信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力する
ことを特徴とする受信機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の受信機において、
前記受信信号は、情報が複数のサブキャリアにマッピングされて伝送された信号であり、
前記既知信号は、上記複数のサブキャリアにそれぞれマッピングされており、
前記ＥＥＳＭ演算部は、前記既知信号のうちあらかじめ定められた間隔の既知信号についてサンプリングして、信号対雑音比を推定する
ことを特徴とする受信機。
【請求項５】
請求項４記載の受信機において、
前記サンプリングの間隔は、前記伝送に使用される帯域幅に応じて制御される
ことを特徴とする受信機。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項記載の受信機において、
前記受信信号は、情報が複数のサブキャリアにマッピングされて伝送された信号であり、
前記既知信号は、上記複数のサブキャリアにそれぞれマッピングされており、
前記信号・雑音電力推定部は、前記既知信号の信号電力の平均値および雑音電力の平均値を、前記既知信号のうちあらかじめ定められた間隔の既知信号についてサンプリングして求める
ことを特徴とする受信機。
【請求項７】
請求項６記載の受信機において、
前記サンプリングの間隔は、前記伝送に使用される帯域幅に応じて制御される
ことを特徴とする受信機。
【請求項８】
受信信号の品質を表す受信品質ＳＮＲを推定する信号対雑音比の推定方法において、
上記受信信号にマッピングされている既知信号の信号電力の平均値および雑音電力の平均値から信号対雑音比を推定し、
上記既知信号のそれぞれの信号対雑音比から、ＥＥＳＭ演算により信号対雑音比を推定し、
上記平均値から指定した信号対雑音比と上記ＥＥＳＭ演算により推定した信号対雑音比とのいずれか一方の大きさを判定し、
上記判定の結果に応じて、上記平均値から指定した信号対雑音比と上記ＥＥＳＭ演算により推定した信号対雑音比との一方を受信品質ＳＮＲとして出力する
ことを特徴とする信号対雑音比の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信における受信機および信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）の推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の通信方式として、３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）で標準化されているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などのＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が注目されている。ＬＴＥなどの通信方式では、非特許文献１、２に規定されているように、受信機は、制御チャネルの受信品質を元に同期判定を行い、同期状態を上位レイヤに報告する必要がある。上位レイヤは、受信機における同期判定結果などの情報をもとに、基地局への送信処理の開始・終了を判断する。【０００３】
同期判定は、従来のＷ-ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ-Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）通信方式では、受信機で測定した信号対干渉比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎａｌ-ｔｏ-Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ）値を、Ｑｉｎ、Ｑｏｕｔと呼ばれる基準値と比較することにより行われる。【０００４】
また、特許文献１には、移動平均処理を追加することが提案されている。これにより、測定ＳＩＲ値にばらつきがある場合にも、安定した同期判定と送信制御を行うことができる。【０００５】
一方、ＯＦＤＭ通信方式においては、非特許文献３に示されるように、ＥＥＳＭ（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ＳＮＲ  Ｍａｐｐｉｎｇ）が用いられる。ＥＥＳＭを用いることにより、チャネル伝搬条件によらずに、制御チャネルのＢＬＥＲ（Ｂｌｏｃｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｉｏ）を反映して受信品質を表すＳＮＲ（以下、「受信品質ＳＮＲ」という）を計算することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０８６５８７号公報
【０００７】
【非特許文献１】３ＧＰＰ，  ＴＳ  ３６．１３３  ｖ８．７．０，  ２００９年９月
【非特許文献２】３ＧＰＰ，  ＴＳ  ３６．２１３  ｖ８．８．０，  ２００９年９月
【非特許文献３】Ｓ．Ｍｕｍｔａｚ，  Ａ．Ｇａｍｅｒｉｏ，  Ｊ．Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ，  ＥＥＳＭ  ｆｏｒ  ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ：  Ｗｉｍａｘ，  ７ｔｈ  ＩＥＥＥ／ＡＣＩＳ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｎｄ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ＩＥＥＥ  ＩＣＩＳ／ＡＣＩＳ  ２００８，  １４-１６  Ｍａｙ  ２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ＥＥＳＭは複雑な処理を要するため、受信機における演算量が増大してしまうという課題がある。また、ＥＥＳＭは、高ＳＮＲ領域では非常に多くのビット幅を必要とするため、限られたビット幅しか使用することができない場合に、一定のＳＮＲ以上ではアンダーフローを起こしてしまい、正確なＳＮＲ値を算出することができないという課題がある。【０００９】
本発明は、このような課題を解決し、演算量およびビット幅を削減することのできる受信機および信号対雑音比の推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点によると、受信信号の品質を表す受信品質ＳＮＲを推定する受信品質ＳＮＲ推定部を有し、受信品質ＳＮＲ推定部は、受信信号にマッピングされている既知信号の信号電力および雑音電力を推定する信号・雑音電力推定部と、既知信号のそれぞれの信号対雑音比から、ＥＥＳＭ演算により信号対雑音比を推定するＥＥＳＭ演算部と、信号・雑音電力推定部の推定した信号電力および雑音電力のそれぞれの平均値から信号対雑音比を求め、この信号対雑音比とＥＥＳＭ演算部の求めた信号対雑音比のいずれか一方の大きさを判定して、一方の信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力する受信品質判定部とを有することを特徴とする受信機が提供される。【００１１】
本発明の第２の観点によると、受信信号の品質を表す受信品質ＳＮＲを推定する信号対雑音比の推定方法において、受信信号にマッピングされている既知信号の信号電力の平均値および雑音電力の平均値から信号対雑音比を推定し、既知信号のそれぞれの信号対雑音比から、ＥＥＳＭ演算により信号対雑音比を推定し、平均値から指定した信号対雑音比とＥＥＳＭ演算により推定した信号対雑音比とのいずれか一方の大きさを判定し、この判定の結果に応じて、平均値から指定した信号対雑音比とＥＥＳＭ演算により推定した信号対雑音比との一方を受信品質ＳＮＲとして出力することを特徴とする信号対雑音比の推定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高ＳＮＲ時には通常のＳＮＲ演算処理を実施し、低ＳＮＲ時にはＥＥＳＭを用いた受信品質ＳＮＲ算出処理を実施することにより、受信機における演算に必要なビット幅を削減することができる。また、ＥＥＳＭ演算を低ＳＮＲ時にのみ行うことで、受信機における演算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る受信機の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す受信機中の受信品質ＳＮＲ推定部１６の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す受信品質ＳＮＲ推定部の動作を説明するフローチャートである。
【図４】図１から図３に示す実施の形態による効果を説明する図であり、ＳＮＲに対するｅ−γｉ／βの値を示す図である。
【図５】図１から図３に示す実施の形態による効果を説明する図であり、小数点以下を表現するためにどの程度のビット幅があればＳＮＲを演算できるかを示す図である。
【図６】図１に示す受信機中の受信品質ＳＮＲ推定部１６の別の構成例を示すブロック図である。
【図７】図６に示す受信品質ＳＮＲ推定部の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［構成例］  
図１は、本発明の実施の形態に係る受信機の構成例を示すブロック図である。ここでは、３ＧＰＰにおいて標準化されているＬＴＥの受信機を例に説明する。ＬＴＥでは、情報が、複数のサブキャリアにマッピングされて伝送される。また、複数のサブキャリアにはそれぞれ、同期のため、既知信号（ＲＳ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）がマッピングされる。
【００１６】
受信機は、ＲＦ（無線周波数：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１１、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部１２、チャネル推定部１３、復調部１４、チャネル復号部１５、および受信品質ＳＮＲ推定部１６を備える。
【００１７】
ＲＦ部１１は、図示せぬ受信アンテナにより受信した信号を、アナログ／ディジタル変換して、ディジタル受信信号を出力する。ＦＦＴ部１２は、ＲＦ部１１から出力されるディジタル受信信号をフーリエ変換し、周波数成分のデータに分ける。チャネル推定部１３は、ＦＦＴ部１２により得られた周波数成分のデータから、周波数リソース上にあらかじめマッピングされているＲＳを用いて、チャネル状態を表すチャネル推定行列を推定する。復調部１４は、ＲＦ部１１から出力されたディジタル受信信号およびチャネル推定部１３により推定されたチャネル推定行列などを元に、Ｉ・Ｑ成分から尤度情報へと復調する。チャネル復号部１５は、復調部１４により復調された信号を、誤り訂正復号および誤り検出する。
【００１８】
また、受信品質ＳＮＲ推定部１６は、チャネル推定部１３により推定されたチャネル推定行列を元に、受信品質ＳＮＲを推定する。推定された受信品質ＳＮＲは、上位レイヤで同期判定処理に利用される。
【００１９】
図２は、図１に示す受信機中の受信品質ＳＮＲ推定部１６の構成例を示すブロック図である。
【００２０】
受信品質ＳＮＲ推定部１６は、信号・雑音電力推定部２１、受信品質判定部２２、およびＥＥＳＭ演算部２３を備える。信号・雑音電力推定部２１は、受信信号にマッピングされているＲＳの信号電力の平均値および雑音電力の平均値を推定し、信号対雑音比を推定する。受信品質判定部２２は、信号・雑音電力推定部２１が推定した信号対雑音比の大きさを判定し、信号・雑音電力推定部２１が推定した信号対雑音比があらかじめ定められた閾値より大きい場合に、信号・雑音電力推定部２１の推定した信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力する。ＥＥＳＭ演算部２３は、ＲＳのそれぞれの信号対雑音比から、ＥＥＳＭ演算により信号対雑音比を推定し、推定した信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力する。
【００２１】
［受信品質ＳＮＲ推定部の動作］
図３は、受信品質ＳＮＲ推定部１６の動作を説明するフローチャートである。
【００２２】
信号・雑音電力推定部２１は、それぞれのＲＳにおける信号電力および雑音電力を推定する（ステップＳ１）。
【００２３】
受信品質判定部２２は、信号・雑音電力推定部２１の推定した信号電力および雑音電力を元に、式（１）に従って、測定対象となる時間内の平均信号電力Ｓａｖｅおよび平均雑音電力σ２ａｖｅ）を推定する（ステップＳ２）。
【数１】
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ただし、ａは受信アンテナ、ｂは送信アンテナ、ｎはスロット番号、ｉはＲＳインデックス、Ｓは信号電力、σ２は雑音電力、Ｎｒｘは受信アンテナ数、Ｎｔｘは送信アンテナ数、ｎｓｔａｒｔは測定開始スロット番号、ｎｅｎｄは測定終了スロット番号を表す。
【００２４】
次に、受信品質判定部２２は、式（２）に従って、信号電力および雑音電力を全帯域平均し、全帯域でのＳＮＲ（ＳＮＲＢＷ）を算出する（ステップＳ３）。
【数２】
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ただし、ＮＲＳは帯域内に含まれるＲＳ数を表す。
【００２５】
続いて、受信品質判定部２２は、以上で求めたＳＮＲを、あらかじめ定めておいた閾値（ＳＮＲＴＨ）と比較する（ステップＳ４）。求めたＳＮＲが閾値以上であった場合には、受信品質判定部２２は、そのＳＮＲを受信品質ＳＮＲとして、そのまま上位レイヤに報告する（ステップＳ５）。また、求めたＳＮＲが閾値より小さい場合には、ＥＥＳＭ演算部２３を動作させる。
【００２６】
ＥＥＳＭ演算部２３は、まず、それぞれのＲＳ毎のＳＮＲ（γｉ）を、式（３）に従って算出する（ステップＳ６）。
【数３】
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次に、ＥＥＳＭ演算部２３は、式（４）に従って受信品質ＳＮＲを算出し（ステップＳ７）、上位レイヤに報告する（ステップＳ８）。
【数４】
2011148779.tif 000006
ただし、βは送受信アンテナ数・帯域幅・制御チャネルの符号化率などによって決定されるパラメータであり、異なる伝搬条件においても、ＢＬＥＲが同一の時は同じ受信品質ＳＮＲが出力されるように調整される。
【００２７】
［効果の説明］
図４および図５は、以上説明した実施の形態による効果を説明する図である。図５は、ＳＮＲに対する式（４）の
【数５】
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の値（ｅ−γｉ／β）を示す。ただし、ここではβ＝１としている。図５は、小数点以下を表現するためにどの程度のビット幅があればＳＮＲを演算できるかを示す図である。
【００２８】
高ＳＮＲの場合、式（４）中のｅ−γｉ／βの値は、図４に示すように、非常に小さくなってしまう。このため、演算ビット幅を広くしないと、ある程度のＳＮＲでフロアを引いてしまう。一方、図５から明らかなように、高ＳＮＲまで表現しようとすると、必要となるビット幅が指数関数的に広くなってしまう。このため、ＥＥＳＭ演算では、高ＳＮＲ領域で正確なＳＮＲ値を演算することは実装上困難である。また、同期を外れるかどうかという低ＳＮＲの時にのみ受信品質ＳＮＲを正確に算出する必要があるが、式（４）は、ｅのべき乗演算のような複雑な演算を要するため、常時演算処理を行っていると、受信機における計算量が増大してしまう。
【００２９】
これに対して、上述した実施の形態では、低ＳＮＲ時にのみＥＥＳＭ演算を行うようにしたので、受信機におけるビット幅および演算量を増加させずに、同期判定性能を劣化させることなく同期判定用の受信品質ＳＮＲを算出することができる。
［受信品質ＳＮＲ推定部の他の構成例］
【００３０】
図６は、図１に示す受信機中の受信品質ＳＮＲ推定部１６の別の構成例を示すブロック図である。
【００３１】
受信品質ＳＮＲ推定部１６は、信号・雑音電力推定部３１、ＥＥＳＭ演算部３２、および受信品質判定部３３を備える。信号・雑音電力推定部３１は、受信信号にマッピングされているＲＳの信号電力よび雑音電力を推定する。ＥＥＳＭ演算部３２は、ＲＳのそれぞれの信号対雑音比から、ＥＥＳＭ演算により信号対雑音比を推定する。受信品質判定部３３は、信号・雑音電力推定部３１の推定した信号電力および雑音電力のそれぞれの平均値から信号対雑音比を求め、ＥＥＳＭ演算部３２の推定した信号対雑音比があらかじめ定められた閾値により大きい場合に、自分の推定した信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力し、ＥＥＳＭ演算部３２の推定した信号対雑音比があらかじめ定められた閾値により小さい場合に、ＥＥＳＭ演算部３２の推定した信号対雑音比を受信品質ＳＮＲとして出力する。
【００３２】
図２に示す受信品質ＳＮＲ推定部１６の構成例では、低ＳＮＲの時のみＥＥＳＭ演算を行うようにしている。これに対して、図６に示す構成例では、常にＥＥＳＭ演算を行い、出力値があらかじめ定めた閾値以上だった場合にのみ、通常の方法で求めたＳＮＲを受信品質ＳＮＲとして報告する。
【００３３】
図７は、図６に示す受信品質ＳＮＲ推定部１６の動作を説明するフローチャートである。
【００３４】
信号・雑音電力推定部３１は、それぞれのＲＳにおける信号電力および雑音電力を算出する（ステップＳ１１）。
【００３５】
受信品質判定部３３は、算出した信号電力および雑音電力を元に、式（１）に従って、測定対象となる時間内の平均信号電力Ｓａｖｅおよび平均雑音電力σ２ａｖｅ）を推定する（ステップＳ１２）。
【００３６】
一方、ＥＥＳＭ演算部３２は、それぞれのＲＳ毎のＳＮＲ（γｉ）を、式（２）に従って算出する（ステップＳ１３）。次に、ＥＥＳＭ演算部３２は、式（３）に従って受信品質ＳＮＲを算出する（ステップＳ１４）。
【００３７】
受信品質判定部３３は、ＥＥＳＭ演算部３２の求めたＳＮＲをあらかじめ定めておいた閾値（ＳＮＲＴＨ）と比較する（ステップＳ１５）。ＥＥＳＭ演算部３２の求めたＳＮＲが閾値よりも大きい場合、下式に従って信号・雑音電力を全帯域平均し、全帯域でのＳＮＲ（ＳＮＲＢＷ）を算出して（ステップＳ１６）、その値を受信品質ＳＮＲとして上位レイヤに報告する（ステップ１７）。また、ＥＥＳＭ演算部３２の求めたＳＮＲが閾値以下であった場合には、そのＳＮＲを受信品質ＳＮＲとして、そのまま上位レイヤに報告する（ステップＳ１８）。
【００３８】
［効果の説明］
以上の構成例によれば、受信機における演算量は削減できないが、ビット幅を削減することはでき、またフェージングの影響による受信品質の劣化が激しい場合には、ＥＥＳＭにより、精度良く受信品質を測定することができる。
【００３９】
以上の説明において、図３に示すフローチャートのステップＳ６およびＳ７、ならびに図７に示すフローチャートのステップＳ１３およびＳ１４では、ＲＳごとのＳＮＲ算出処理およびＥＥＳＭ演算処理を、全てのＲＳを使用して算出処理を行うものとした。これに対し、ＬＴＥでは情報が複数のサブキャリアにマッピングされて伝送され、ＲＳが複数のサブキャリアにそれぞれマッピングされていることから、使用するＲＳについて、適当な間隔でサンプリングを行っても良い。また、サンプリング間隔を帯域幅によって変更し、狭帯域の場合にはサンプリング間隔を狭くし、広帯域の場合にはサンプリング間隔を広くするような制御を行っても良い。
【００４０】
また、図３に示すフローチャートのステップＳ３、もしくは図７に示すフローチャートのステップＳ１６における全帯域平均処理についても、同様のサンプリング処理を行うことができる。
【００４１】
以上の説明はＬＴＥを利用した携帯電話機における通信について説明したが、ＯＦＤＭ・ＦＤＭを利用した携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）やＷｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮなどの無線通信システムにおいても同様の手法を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  ＲＦ部
１２  ＦＦＴ部
１３  チャネル推定部
１４  復調部
１５  チャネル復号部
１６  受信品質ＳＮＲ推定部
２１、３１  信号・雑音電力推定部
２２、３３  受信品質判定部
２３、３２  ＥＥＳＭ演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2011148779.tif 000015
2011148779.tif 000016
2011148779.tif 000017
2011148779.tif 000018